极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置的制作方法

本申请涉及电池，特别是涉及极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术：

1、电极组件是电池单体中发生电化学反应的部件，其主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，且通常在负极片与正极片之间设有隔膜。然而受限于传统电极组件的结构设计缺陷，导致电极组件成型时组件数量较多，从而导致电池能量密度的提升具有局限性。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置，简化成型组件数量，有助于提升电池单体的能量密度。

2、第一方面，本申请提供了一种极片，极片包括：集流结构、第一活性层及第二活性层，第一活性层与第二活性层分别设于集流结构沿极片的厚度方向上的相对两侧面；其中，第一活性层与第二活性层的极性相反，且第一活性层与第二活性层之间被集流结构绝缘隔开。

3、上述的极片，将极性相反的第一活性层和第二活性层集成在同一集流结构上，构成复合正负极结构。相比于传统单独的正负极片，本极片结构集成度较高，可一定程度上减少传统单独的正负极片中的集流体数量、以及隔设在单独正负极片之间的隔膜数量。如此，在电极组件成型过程中，可有利于减少成型时组件的数量，这样在同等厚度下，可叠片或卷绕更多的极片，有助于提升电池单体的能量密度。

4、在一些实施例中，集流结构包括绝缘层及设于绝缘层至少一侧面的导电层，导电层背向绝缘层的一侧面设有第一活性层或第二活性层。如此，将集流结构设计成导电层和绝缘层，不仅使得第一活性层和第二活性层能够稳定向外输出电流；同时，也便于将第一活性层和第二活性层绝缘隔开，使得电极组件能正常运行。

5、在一些实施例中，导电层设于绝缘层的一侧面，第一活性层设于导电层背向绝缘层的一侧面，第二活性层设于绝缘层背向导电层的一侧面，其中，第二活性层被构造为具有导电功能的活性结构。如此，将第二活性层设计成具有导电功能的活性结构，可减少导电层的设置，这样在同等厚度空间的要求下可分布更多活性物质，进一步提升电池单体的能量密度。

6、在一些实施例中，第二活性层被构造为含铝或者锡的金属层。如此，将第二活性层设计成含铝或者锡的金属层，在同等容量的前提下，有利于降低极片的整体重量，使得电池单体的能量密度能得到提升。

7、在一些实施例中，第二活性层沿极片的厚度方向上的厚度不薄于导电层沿极片的厚度方向上的厚度。如此设计，使得第二活性层的厚度设计能够同时满足导电功能和参与电池反应。

8、在一些实施例中，导电层沿极片的厚度方向上的厚度记为b1，第二活性层沿极片的厚度方向上的厚度记为b2，其中，1≤b2/b1≤20。如此，将第二活性层的厚度与导电层的厚度之比控制在1～20之间，在满足第二活性层上有效的活性物质量的前提下，便于控制极片的整体有效重量，有利于提升电池单体整体的能量密度。

9、在一些实施例中，b2/b1的值还满足的条件为：13≤b2/b1≤15。如此，将第二活性层的厚度与导电层的厚度之比控制在13～15之间，使得极片的整体有效重量更容易控制，便于提升电池单体的能量密度。

10、在一些实施例中，集流结构还包括极耳，导电层与第二活性层上均连接有极耳。如此，将极耳分别设置在导电层和第二活性层上，方便电极组件进行充放电。

11、在一些实施例中，绝缘层被构造为能沿极片的厚度方向形变的结构。如此，将绝缘层设计成可沿厚度方向形变的结构，能有效缓冲第一活性层和第二活性层的体积膨胀，有效提高电池单体整体结构的稳定性。

12、在一些实施例中，绝缘层的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺、苯二甲酸乙二醇酯、聚酯中的一者。如此，绝缘层设计成聚合物，不仅能有效缓冲第一活性层和第二活性层的体积膨胀；还能提高电池单体内部被异物刺穿时的短路电阻，降低电池单体内短路失控的风险，提高电芯安全性能。

13、在一些实施例中，绝缘层沿极片的厚度方向上的厚度记为b3，其中，5μm≤b3≤25μm。如此，将绝缘层的厚度控制在5μm～25μm，使得极片的结构设计，能有效兼顾结构的稳定性和电池单体的能量密度。

14、在一些实施例中，厚度b3还满足的条件为：8μm≤b3≤16μm。如此，将绝缘层的厚度进一步控制在8μm～16μm，便于能更好兼顾电极组件结构的稳定性和电池单体的能量密度。

15、在一些实施例中，第一活性层的材料包括磷酸锂铁、镍钴锰酸锂、钴酸锂或锰酸锂中的一者。如此，合理设计正极材料层的成分，以便获取满足要求的电极组件。

16、第二方面，本申请提供了一种电极组件，电极组件包括层叠设置的隔膜及以上任一项的极片。

17、在一些实施例中，极片包括多个，任一相邻两个极片之间均隔设有隔膜，且在任一相邻两个极片之间，隔膜的相对两侧面分别贴设有第一活性层与第二活性层。如此，合理分布隔膜两侧的极片，便于正负极活性材料相对，使得电极组件能够稳定进行充放电。

18、第三方面，本申请提供了一种电池单体，电池单体包括以上的电极组件。

19、第四方面，本申请提供了一种电池，电池包括以上的电池单体。

20、第五方面，本申请提供了一种用电装置，用电装置包括以上的电池。

技术特征：

1.一种极片，其特征在于，所述极片包括：集流结构(13)、第一活性层(11)及第二活性层(12)，所述第一活性层(11)与所述第二活性层(12)分别设于所述集流结构(13)沿所述极片的厚度方向(x)上的相对两侧面；

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述集流结构(13)包括绝缘层(132)及设于所述绝缘层(132)至少一侧面的导电层(131)，所述导电层(131)背向所述绝缘层(132)的一侧面设有所述第一活性层(11)或所述第二活性层(12)。

3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述导电层(131)设于所述绝缘层(132)的一侧面，所述第一活性层(11)设于所述导电层(131)背向所述绝缘层(132)的一侧面，所述第二活性层(12)设于所述绝缘层(132)背向所述导电层(131)的一侧面，其中，所述第二活性层(12)被构造为具有导电功能的活性结构。

4.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述第二活性层(12)被构造为含铝或者锡的金属层。

5.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述第二活性层(12)沿所述极片的厚度方向(x)上的厚度不薄于所述导电层(131)沿所述极片的厚度方向(x)上的厚度。

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，所述导电层(131)沿所述极片的厚度方向(x)上的厚度记为b1，所述第二活性层(12)沿所述极片的厚度方向(x)上的厚度记为b2，其中，1≤b2/b1≤20。

7.根据权利要求6所述的极片，其特征在于，b2/b1的值还满足的条件为：13≤b2/b1≤15。

8.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，所述集流结构(13)还包括极耳(133)，所述导电层(131)与所述第二活性层(12)上均连接有所述极耳(133)。

9.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，所述绝缘层(132)被构造为能沿所述极片的厚度方向(x)形变的结构。

10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，所述绝缘层(132)的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺、苯二甲酸乙二醇酯、聚酯中的一者。

11.根据权利要求2-10任一项所述的极片，其特征在于，所述绝缘层(132)沿所述极片的厚度方向(x)上的厚度记为b3，其中，5μm≤b3≤25μm。

12.根据权利要求11所述的极片，其特征在于，厚度b3还满足的条件为：8μm≤b3≤16μm。

13.根据权利要求1-10任一项所述的极片，其特征在于，所述第一活性层(11)的材料包括磷酸锂铁、镍钴锰酸锂、钴酸锂或锰酸锂中的一者。

14.一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括层叠设置的隔膜(2)及权利要求1-13任一项所述的极片。

15.根据权利要求14所述的电极组件，其特征在于，所述极片包括多个，任一相邻两个所述极片之间均隔设有所述隔膜(2)，且在任一相邻两个所述极片之间，所述隔膜(2)的相对两侧面分别贴设有所述第一活性层(11)与所述第二活性层(12)。

16.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括权利要求14或15所述的电极组件。

17.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求16所述的电池单体。

18.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求17所述的电池。

技术总结
本申请涉及一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置，将极性相反的第一活性层和第二活性层集成在同一集流结构上，构成复合正负极结构。相比于传统单独的正负极片，本极片结构集成度较高，可一定程度上减少传统单独的正负极片中的集流体数量、以及隔设在单独正负极片之间的隔膜数量。如此，在电极组件成型过程中，可有利于减少成型时组件的数量，这样在同等厚度下，可叠片或卷绕更多的极片，有助于提升电池单体的能量密度。

技术研发人员：吴凯,袁海峰,周仓,薛龙飞,曹俊琪
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：20230816
技术公布日：2024/4/7